[发明专利]一种同化雷达及闪电资料的方法

说明书

本发明涉及气象数据处理方法，具体为一种同化雷达及闪电资料的方法，简称PI3DVAR_rh。首先提取同化时刻的雷达回波资料，以及同化时刻前30分钟，后10分钟内的闪电频数；其次，基于物理初始化方法，利用雷达资料和闪电资料反演得到的代理相对湿度，其中闪电资料是作为“约束条件”引入，只起到了约束反演位置的作用；然后利用三维变分同化系统同化由雷达资料和闪电资料反演得到的代理相对湿度，进而得到分析场，从而实现对雷达及闪电资料的同化；最后利用分析场继续预报得到预报场，并进行预报检验。本发明综合了雷达资料和闪电资料的优点，有效改善了模式的初始场，同化方法简单、便于实现，且有效地改善了降水及回波预报。

技术领域

本发明涉及气象数据处理方法，具体为一种同化雷达及闪电资料的方法，简称PI3DVAR_rh。

背景技术

强对流天气是一种最危险的气象现象，通常伴有雷暴、冰雹以及大风等，由于强对流过程通常具有小的时空尺度，驱动数值模式的再分析资料缺少小尺度信息，因而模式对于强对流天气的预报准确性很低，目前卫星资料、常规观测资料无法提供充分的中小尺度信息。随着探测技术以及模式分辨率的提升，雷达和闪电资料的同化受到广泛的关注。

雷达资料具有高时空分辨率，不仅能够提供降雨强度及位置的信息，还可以提供水凝体的移动信息，该数据多年来被用于改善中尺度模式的初始场以增加短期及临近预报的准确性[Lindskog等,2004;Tong等,2005;Gao等,2012]。目前，已有多种方法用于同化雷达资料并且取得较好的预报效果，比如集合法尔曼滤波方法EnKF[Tong等,2005]，变分方法[Gao等,2012;Gao等,2004]，以及经验方法如云分析方法[Hu等,2008]、物理初始化方法PI[Haase等,2000]，这些研究结果显示同化雷达资料对降水和回波的预报均有所改善。通常来说，强的雷达回波可以反映强的对流活动，除过特殊情况，比如：亮带，亮带是层云降水中由于水凝体的融化带而造成的强回波区[Joo等,2009]，亮带通常会导致降水强度的高估[Rico-Ramirez等,2005]。此外，雷达资料同化通常存在同化的前几个时刻降水、回波预报显著高估，随后降水骤减的问题，为了解决这一问题，一方面需要重视初始场中各变量的物理过程和动力协调性，如使用一些更优的同化方法；另一方面，虽然雷达资料时空分辨率较高，但由于模式的分辨率有限，如果将雷达资料的小尺度信息全部吸入，有可能会适得其反，所以如何从雷达资料中提取最为有用的信息，对资料进行有效地稀疏化处理也显得尤为重要。